Υπερήχων Quercetin εκχύλιση

Η κουερσετίνη είναι μία από τις πιο ευρέως μελετημένες φυτικές πολυφαινόλες, η οποία εκτιμάται για την αντιοξειδωτική της δράση και τον ρόλο της στα συμπληρώματα διατροφής, τα λειτουργικά τρόφιμα και τα λειτουργικά τρόφιμα. Επειδή η κουερσετίνη και οι γλυκοσίδες της (π.χ. ρουτίνη, ισοκουερσετίνη) είναι ευαίσθητες στη θερμότητα και στην οξείδωση, η παραγωγή εκχυλίσματος υψηλής καθαρότητας απαιτεί μια αποτελεσματική αλλά ήπια, μη θερμική τεχνική εκχύλισης. Σε αυτό ακριβώς το σημείο υπερέχει η εκχύλιση κουερσετίνης με υπερήχους.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα κερσετίνης

Η εκχύλιση με τη βοήθεια υπερήχων (UAE) χρησιμοποιεί υπερήχους υψηλής ισχύος και χαμηλής συχνότητας για να διασπάσει μηχανικά τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και να αυξήσει δραματικά τη μεταφορά μάζας, απελευθερώνοντας την κερσετίνη στον διαλύτη μέσα σε λίγα λεπτά αντί για ώρες. Σε σύγκριση με τη διαβροχή, τη μέθοδο Soxhlet ή τη θερμική πέψη, η εκχύλιση με υπερήχους προσφέρει υψηλότερες αποδόσεις, συντομότερους χρόνους επεξεργασίας, μικρότερους όγκους διαλύτη και καλύτερη διατήρηση της βιοδραστικότητας – γεγονός που το καθιστά μια ελκυστική επιλογή για εργαστήρια, πιλοτικές μονάδες και την παραγωγή εκχυλισμάτων βοτάνων και πολυφαινολών σε βιομηχανική κλίμακα.

Επιδράσεις της υπερήχων στην κυτταρική δομή: Η υπερηχητικά επαγόμενη διαταραχή των κυτταρικών τοιχωμάτων επιτρέπει την απελευθέρωση της κουερσετίνης και της ρουτίνης από το Euonymus alatus.
Εικόνα και μελέτη: ©Yang και Zhang, 2008.

Γιατί η κερσετίνη απαιτεί μια ήπια μέθοδο εκχύλισης

Η κερσετίνη βρίσκεται σε πολλά φρούτα, λαχανικά και βότανα – όπως μήλα, κρεμμύδια, μούρα, τσάι, σταφύλια και φυλλώδη λαχανικά. Ως πολυφαινόλη/φλαβονόλη, μπορεί να αποικοδομηθεί υπό παρατεταμένη θερμότητα, σε ισχυρά αλκαλικές συνθήκες ή κατά τη μακρά επαφή με διαλύτες, γεγονός που μειώνει την απόδοση και υποβαθμίζει την ποιότητα του τελικού εκχυλίσματος. Επομένως, μια ήπια, μη θερμική μέθοδος μικρής διάρκειας συμβάλλει στη διατήρηση τόσο της ποσότητας όσο και της λειτουργικής ποιότητας (αντιοξειδωτική ικανότητα) της εκχυλισμένης κουερσετίνης.

Πώς λειτουργεί η εκχύλιση της κερσετίνης με υπερήχους

Ο ρόλος της ακουστικής σπηλαίωσης: Τα υπερήχητα υψηλής έντασης δημιουργούν μικροσκοπικές φυσαλίδες σπηλαίωσης στο υγρό. Η κατάρρευσή τους με εσωτερική έκρηξη δημιουργεί τοπικά σημεία υψηλής θερμοκρασίας, δυνάμεις διάτμησης και μικρο-πίδακες που διαρρηγνύουν τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και διαλύουν τις ιστικές μήτρες. Αυτό ανοίγει τα κυτταρικά διαμερίσματα όπου αποθηκεύεται η κερσετίνη και επιταχύνει τη διάχυσή της στο περιβάλλον διάλυμα, με αποτέλεσμα η δραστική ουσία να απελευθερώνεται ταχύτερα και πληρέστερα.

Τυπική ροή της διαδικασίας εκχύλισης της κουερσετίνης με υπερήχους

1. Ετοιμασία: αλέστε, κόψτε ή υποβάλετε σε λυοφιλίωση το ακατέργαστο φυτικό υλικό (π.χ. φύλλα, φλούδες, σπόρους) για να αυξήσετε την επιφάνεια.
2. Επιλογή διαλύτη: επιλέξτε έναν πράσινο διαλύτη κατάλληλο για τρόφιμα, όπως νερό, αιθανόλη ή μείγμα νερού και αιθανόλης.
3. Υπερήχηση: Εκχύλιση σε κατάσταση παρτίδας (με ανάδευση) ή σε κατάσταση συνεχούς ροής για 5–30 λεπτά.
4. Χωρισμός: Φιλτράρετε ή φυγοκεντρήστε το εκχύλισμα και ανακτήστε το υγρό που είναι πλούσιο σε κερσετίνη.
5. Συγκέντρωση / καθαρισμός: προαιρετικά, να ξηρανθεί, να καταβυθιστεί ή να καθαριστεί, ανάλογα με τις ανάγκες.

Σημείωση: οι συγκεκριμένοι χρόνοι, τα πλάτη και οι αναλογίες διαλυτών εξαρτώνται από το είδος του φυτού και τη μήτρα-στόχο – Οι ειδικοί μας σε θέματα διεργασιών μπορούν να σας βοηθήσουν να βελτιστοποιήσετε τις παραμέτρους της διεργασίας για την πρώτη ύλη σας.

Μελέτη περίπτωσης: Εκχύλιση κουερσετίνης με υπερήχους

Οι Sharifi κ.ά. (2017) έχουν δείξει ότι η εκχύλιση με υπερήχους αποτελεί μια αποτελεσματική και πρακτική μέθοδο για την εκχύλιση φλαβονοειδών, όπως η κερσετίνη, από φαρμακευτικά φυτά. Χρησιμοποίησαν το Hielscher UP400St (400 W, βλ. φωτογραφία αριστερά) με ρύθμιση πλάτους 50%. Τα φύλλα ραπανιού (Raphanus sativus) τοποθετήθηκαν σε μεθανόλη και υποβλήθηκαν σε υπερήχους για 10 λεπτά, με αποτέλεσμα την απόδοση κουερσετίνης 11,8%.Η ανωτερότητα της εκχύλισης με τη βοήθεια υπερήχων σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές, όπως η διαβροχή, η εκχύλιση Soxhlet και η θερμική πέψη. Η εκχύλιση με υπερήχους ξεχωρίζει χάρη στις υψηλότερες αποδόσεις, τους σημαντικά συντομότερους χρόνους εκχύλισης και τις μικρότερες ποσότητες διαλυτών. Η εφαρμογή υπερηχητικών κυμάτων προκαλεί σπηλαίωση, η οποία διαταράσσει τα κυτταρικά τοιχώματα του φυτικού υλικού και διευκολύνει τη μεταφορά μάζας. Έτσι, η υπερηχητική εκχύλιση είναι πιο αποτελεσματική από τις παραδοσιακές μεθόδους και υπερέχει στην εκχύλιση κουερσετίνης από οργανικές μήτρες. Αν και η υπερηχητική εκχύλιση χρειάστηκε μόνο 10 λεπτά. – σε σύγκριση με τους χρόνους εκχύλισης 24 ωρών για διαβροχή, 60 λεπτών για θερμική χώνευση και 24 ωρών για εκχύλιση Soxhlet – η ποσότητα της υπερηχητικά εκχυλισμένης κερσετίνης ήταν υψηλότερη από αυτή της πέψης, της διαβροχής και της εκχύλισης Soxhlet.

Υπερήχων εκχύλιση (ΗΑΕ) δίνει σημαντικά υψηλότερες αποδόσεις quercetin σε μικρότερους χρόνους εκχύλισης σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους εκχύλισης.
πηγή: Sharifi et al., 2017

Υπερήχων εξοπλισμός εκχύλισης

Hielscher Υπέρηχοι ειδικεύεται στην κατασκευή υψηλής απόδοσης υπερήχων επεξεργαστές για την παραγωγή υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα από βότανα.
Hielscher προσφέρει ένα ευρύ χαρτοφυλάκιο προϊόντων που κυμαίνεται από μικρά, ισχυρό εργαστήριο υπερήχων σε ισχυρή πάγκο-top και πλήρως βιομηχανικά συστήματα, τα οποία παρέχουν υπερήχους υψηλής έντασης για την αποτελεσματική εκχύλιση και απομόνωση των βιοδραστικών ουσιών (π.χ. πολυφαινόλες, τζιντζερόλη, Πιπερίνη, κουρκουμίνη κ.λπ.). Όλες οι συσκευές υπερήχων από 200 watt έως 16.000 watt διαθέτουν έγχρωμη οθόνη για ψηφιακό έλεγχο, ενσωματωμένη κάρτα SD για αυτόματη καταγραφή δεδομένων, τηλεχειριστήριο προγράμματος περιήγησης και πολλά άλλα φιλικά προς το χρήστη χαρακτηριστικά. Τα sonotrodes και τα κύτταρα ροής (τα μέρη, τα οποία έρχονται σε επαφή με το μέσο) μπορούν να είναι αυτόκλειστα και είναι εύκολο να καθαριστούν. Όλοι οι υπερήχων μας είναι κατασκευασμένοι για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία, απαιτούν χαμηλή συντήρηση και είναι εύκολο και ασφαλές να λειτουργήσουν.
Μια ψηφιακή έγχρωμη οθόνη επιτρέπει έναν φιλικό προς το χρήστη έλεγχο του υπερήχων, γεγονός που καθιστά τη διαδικασία ρυθμιζόμενη με ακρίβεια. Τα συστήματά μας είναι ικανά να παρέχουν από χαμηλά έως πολύ υψηλά πλάτη. Για την εκχύλιση πολυφαινολών όπως η κουερσετίνη, προσφέρουμε ειδικά υπερηχητικά sonotrodes (επίσης γνωστά ως υπερηχητικοί ανιχνευτές ή κέρατα) που βελτιστοποιούνται για τη λογική απομόνωση δραστικών ουσιών υψηλής ποιότητας. Η ευρωστία των υπερήχων Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων διαδικασίας υπερήχων εξασφαλίζει αναπαραγωγιμότητα και τυποποίηση της διαδικασίας.